Verfahren zum Umsteuern eines elektrisch angetriebenen Schiffes Die
Ausrüstung eines mit elektrischen Maschinen angetriebenen Schiffes besteht heute
meistens aus einem Kraftwerk, in dem synchrone Mehrphasengeneratoren von Dampfturbinen
oder Dieselmotoren angetrieben werden, und aus einem oder mehreren Mehrphasensynchronmotoren,
die während der normalen Vorwärtsfahrt als Synchronmaschinen, während des Umsteuerns
als Asynchronmaschinen arbeiten. Die Dämpferwicklung, mit der diese Maschinen ausgestattet
sind, dient hierbei zur Aufnahme der Sekundärströme. Sie darf beim Anlauf und Umsteuern
nicht unzulässig warm werden und muß demgemäß ausreichend kräftig bemessen sein.Method for reversing an electrically powered ship
Equipment of a ship powered by electrical machines exists today
mostly from a power plant in which synchronous multiphase generators from steam turbines
or diesel engines, and from one or more multiphase synchronous motors,
those during normal forward travel as synchronous machines, while reversing
work as asynchronous machines. The damper winding with which these machines are equipped
is used to absorb the secondary currents. She is allowed to start and change course
do not become impermissibly warm and must accordingly be dimensioned sufficiently strong.
Wenn in bekannter Weise beim Umsteuern bei einem solchen elektrischen
Schiffsantrieb am Drehstrom-Propellermotor die Phasenfolge vertauscht und so eine
Gegenstrombremsung eingeleitet wird, so ist eine starke Erwärmung der Dämpferwicklung,
die durch eine entsprechend hohe Energieentnahme aus dem Generatorantrieb gedeckt
wird, nicht zu vermeiden. Man vermeidet bei einer solchen bekannten Bremseinrichtung
lediglich hohe Schaltleistungen, indem man alle Umschaltungen bei entregten Maschinen
und gegebenenfalls verringerter Generatordrehzahl vornimmt. Außerdem erfordert eine
Regelung auf einen möglichst kurzen Bremsweg des Schiffes eine Vielstufigkeit der
Steuerorgane und läßt sich dadurch nur entsprechend aufwendig und störanfällig ausführen.If in a known manner when reversing in such an electrical
Ship propulsion on the three-phase propeller motor, the phase sequence reversed and such a thing
Counter-current braking is initiated, the damper winding is heated up considerably,
which is covered by a correspondingly high amount of energy drawn from the generator drive
is not to be avoided. One avoids with such a known braking device
only high switching capacities by doing all switchovers with de-energized machines
and possibly reduced generator speed. Also requires a
Regulation on the shortest possible braking distance of the ship a multi-stage
Control organs and can therefore only be carried out in a correspondingly expensive and fault-prone manner.
Um die Dämpferwicklung nach Möglichkeit zu schonen, ist vorgeschlagen
worden, den eigentlichen Bremsvorgang des Schiffes in der Weise zu gestalten, daß
die Ständerwicklung des Synchronmotors
mit einem Bremswiderstand
verbunden wird; wenn nun das Magnetsystem der Maschine erregt wird, arbeitet sie
als Generator auf diesen Widerstand. Die Leistung, die sie hierzu benötigt, muß
sie der Propellerwelle entnehmen; mit anderen Worten, die Drehzahl der Welle wird
hierdurch gegenüber der ihr durch das fahrende Schiff aufgedrückten Drehzahl herabgesetzt,
und das Schiff wird gebremst.In order to protect the damper winding as much as possible, it is suggested
been to make the actual braking of the ship in such a way that
the stator winding of the synchronous motor
with a braking resistor
is connected; when the magnet system of the machine is excited, it works
as a generator on this resistor. The performance that it needs for this must be
take them from the propeller shaft; in other words, the speed of rotation of the shaft will be
this is reduced compared to the speed imposed on it by the moving ship,
and the ship is braked.
Die Erfindung gibt nun ein Verfahren an, mit dem die Umsteuerung in
günstiger Weise, d. h. mit möglichst kleinem Auslauf des Schiffes, mit geringem
technischem Aufwand durchgeführt werden kann. Sie besteht darin, daß bei Einleitung
der Umsteuerung zunächst eine Widerstandsbremsung der Motoren durchgeführt wird,
wobei der oder die Motoren ständerseitig elektrisch von den Generatoren getrennt
werden; die Schaltänderung geschieht jeweils wie bei den bekannten Einrichtungen
bei unerregten Maschinen; sobald dann die Schiffsgeschwindigkeit auf einen Bruchteil
der normalen gesunken ist, wird der in seiner Drehzahl herabgeregelte Kraftwerksgenerator
mit umgekehrter Phasenfolge an den oder die wiederum entregten Propellermotoren
angeschlossen, so daß nun zunächst eine Gegenstrombremsung eintritt, bis der oder
die Propellermotoren zum Stillstand kommen und dann unmittelbar ihre Drehrichtung
umkehren. Während der Zeit der Abschaltung der Generatoren ist es zweckmäßig, den
Drehzahlregler der Kraftwerksmaschine in an sich bekannter Weise auf diejenige niedrige
Drehzahl bzw. Netzfrequenz einzustellen, bei der man den Wiederanlauf des Propellermotors
vorzunehmen beabsichtigt, so daß die Drehzahl des Maschinensatzes abfällt. Der Generator
kann hierbei erregt oder unerregt sein. Durch die Trennung von Kraftwerk und Propellermotor
wird die Größe des Bremswiderstandes gegenüber dem ebenfalls möglichen Bremsverfahren
mit angeschlossenem Generator beschränkt, da der Widerstand nur die Bremsleistung
der Propellerwelle und nicht die der Kraftwerksmaschine aufzunehmen hat. Die kinetische
Energie der letzteren wird besser ausgenutzt; sie dient dazu, die Drehzahl des Maschinensatzes,
der ohne Dampfzufuhr arbeitet, langsam abfallen zu lassen und kann unter Umständen
sogar noch beim Wiederanlauf der Propellerwelle verbraucht werden. Man erkennt hieraus,
daß die erfindungsgemäße Kombination der an sich bekannten Widerstandsbremsung mit
der an sich bekannten Gegenstrombremsung mit überraschend kleinem Aufwand und zweckmäßig
wenig Bremsstufen einen optimal kurzen Bremsweg des Schiffes bei wesentlich geringerer
Belastung der Antriebsorgane zu erzielen gestattet.The invention now specifies a method with which the reversal in
favorable way, d. H. with the smallest possible outflow of the ship, with little
technical effort can be carried out. It consists in the introduction
before reversing, the motors are first subjected to dynamic braking,
the motor or motors being electrically isolated from the generators on the stator side
will; the switching change takes place in each case as in the known devices
with unexcited machines; as soon as the ship's speed drops to a fraction
the normal has fallen, the power plant generator is reduced in its speed
with reversed phase sequence on the propeller motor or motors that are de-energized in turn
connected, so that a countercurrent braking occurs first until the or
the propeller motors come to a standstill and then immediately their direction of rotation
turning back. During the time the generators are switched off, it is advisable to use the
Speed controller of the power plant machine in a manner known per se to the low one
Set the speed or mains frequency at which the propeller motor is restarted
intends to make, so that the speed of the machine set drops. The generator
can be excited or unexcited. By separating the power plant and propeller motor
is the size of the braking resistor compared to the braking method that is also possible
with a generator connected, since the resistance only provides braking power
the propeller shaft and not that of the power plant machine. The kinetic
Energy of the latter is better utilized; it serves to measure the speed of the machine set,
which works without the supply of steam, can slowly fall off and under certain circumstances
can even be used up when the propeller shaft is restarted. From this you can see
that the inventive combination of the known resistance braking with
the known countercurrent braking with surprisingly little effort and expedient
few braking levels an optimally short braking distance of the ship with significantly less
Allowed to achieve load on the drive organs.
In der Zeichnung ist ein vereinfachtes Schaltbild dargestellt, an
Hand dessen das neue Verfahren im einzelnen erläutert werden möge. Um zu bremsen,
wird zunächst mittels des Schalters f die Erregerstromquelle e abgeschaltet, dann
der Hauptschalter h zwischen Generator g und Propellermotor m geöffnet. Dadurch
sinkt die Drehzahl des Propellers p auf die Schleppdrehzahl bei praktisch unverminderter
Schiffsgeschwindigkeit. Zum Bremsen des Schiffes wird nunmehr mittels des Schalters
s der Widerstand w an die Klemmen des Motors m
angeschlossen und dieser
durch Schließen des Schalters f erregt, wobei das Feld am Regler
r eingestellt werden kann. Der Motor m arbeitet nun, angetrieben von dem
als Turbine laufenden Propeller p, als Generator auf den Widerstand w, und diese
zusätzliche Arbeitsleistung des fahrenden Schiffes verzögert seine Geschwindigkeit.
Inzwischen wurde die Drehzahl des in erregtem oder wieder erregtem Zustand leer
laufenden Generators g durch Einstellung des Treibmittelreglers der Turbine t auf
den Wert herabgemindert, bei dem man den Motor m wieder anzuschließen beabsichtigt,
und der Phasenumschalter u umgelegt. Ist der betreffende Bruchteil der Schiffsgeschwindigkeit
erreicht, bei dem man umsteuern will und der zweckmäßig die Hälfte bis ein Drittel
der normalen Schiffsgeschwindigkeit beträgt, so schaltet man mit dem Schalter f
die Erregung e von Motor m und Generator g ab, öffnet den Widerstandsschalter s,
schließt den Hauptschalter h und steigert zunächst nur die bei f wieder eingeschaltete
Erregung des Generators mittels des Reglers v, während die Erregung des Motors m
durch Zurückführen des Reglers r in die Nullstellung unerregt bleibt. Der Motor
läuft dann mit Hilfe seiner Dämpferwicklung asynchron, zunächst gegen sein Drehfeld,
kehrt dann aber infolge des geringeren hydraulischen Widerstandes seinen Drehsinn
um, wobei das Schiff kräftig gebremst wird. Der Motor m läuft nun im Drehsinn der
Rückwärtsfahrt und wird, sobald er in die Nähe des Synchronismus gekommen ist, erregt,
so daß er nunmehr leicht in den Synchronismus gebracht werden kann. Läuft er synchron,
so kann die Frequenz des Generators g mittels des Turbinenreglers wieder gesteigert
und das Schiff in Rückwärtsfahrt beschleunigt werden.In the drawing, a simplified circuit diagram is shown, on the basis of which the new method should be explained in detail. In order to brake, the excitation current source e is first switched off by means of the switch f, then the main switch h between the generator g and the propeller motor m is opened. As a result, the speed of the propeller p drops to the towing speed with the ship's speed practically unchanged. To brake the ship, the resistor w is now connected to the terminals of the motor m by means of the switch s and this is excited by closing the switch f , whereby the field can be set on the controller r. The motor m now works, driven by the propeller p running as a turbine, as a generator on the resistance w, and this additional work done by the moving ship decelerates its speed. In the meantime, the speed of the generator g, which runs idle in the excited or re-excited state, has been reduced by setting the propellant regulator of the turbine t to the value at which the intention is to reconnect the motor m, and the phase switch u has been reversed. If the relevant fraction of the ship's speed at which you want to change direction is reached and which is expediently half to a third of the normal ship's speed, you switch off the excitation e of the motor m and generator g with switch f, open the resistance switch s and close the main switch h and initially only increases the excitation of the generator, which is switched on again at f, by means of the controller v, while the excitation of the motor m remains unexcited by returning the controller r to the zero position. The motor then runs asynchronously with the help of its damper winding, initially against its rotating field, but then reverses its direction of rotation due to the lower hydraulic resistance, whereby the ship is braked vigorously. The motor m now runs in the direction of rotation of the reverse drive and is excited as soon as it has come close to synchronism, so that it can now easily be brought into synchronism. If it runs synchronously, the frequency of the generator g can be increased again by means of the turbine regulator and the ship can be accelerated in reverse.
Die Bremswirkung des Synchronmotors m kann mit der Größe des Bremswiderstandes
w und mit der Höhe der Erregung am Regler r eingestellt werden. Bei richtiger Anwendung
dieser beiden Regelmittel kann sowohl der Höchstwert des Momentes der bremsenden
Maschine als auch die Lage der Momentkurven in Abhängigkeit von der Propellerdrehzahl
beliebig gewählt werden. Wenn man die Höhe des Momentes kennt, das der Propeller
bei einer bestimmten Schiffsgeschwindigkeit und bei einer bestimmten Wellendrehzahl
auf die Welle ausübt, kann man daher durch zweckmäßige Einstellung des Widerstandes
und der Erregung erreichen, daß der Propeller schnell eine sehr kleine Drehzahl
annimmt, bei der seine Bremskraft auf das fahrende Schiff erheblich ist.The braking effect of the synchronous motor m can vary with the size of the braking resistor
w and can be set with the level of excitation on the controller r. When used correctly
these two control means can both be the maximum value of the moment of braking
Machine as well as the position of the torque curves depending on the propeller speed
can be chosen at will. If you know the height of the moment that the propeller
at a certain ship speed and at a certain shaft speed
exerts on the shaft, you can therefore by appropriate adjustment of the resistance
and the excitement can achieve that the propeller is fast at a very low speed
assumes, at which its braking force on the moving ship is considerable.
Um die Bedienung des Antriebes zu vereinfachen, ist es unter Umständen
zweckmäßig, den Widerstand nicht fein zu regeln, sondern nur wenige Stufen oder
überhaupt nur einen festen Widerstand, also eine ganz grobe Stufung, vorzusehen.
Wenn der Widerstand einmal richtig eingestellt ist, besteht im allgemeinen keine
Notwendigkeit,
ihn während des Bremsvorganges zu ändern. Je mehr
die Geschwindigkeit des Schiffes nachläßt, desto mehr sinkt selbsttätig die Wellendrehzahl.
Es kann erwünscht sein, Vorsorge zu treffen, daß die Klemmen des Synchronmotors
auch direkt kurzgeschlossen werden können, wie in der Zeichnung durch den Schalter
k angedeutet.It may be necessary to simplify the operation of the drive
It is advisable not to regulate the resistance finely, but only a few steps or
at all only a fixed resistance, i.e. a very rough graduation, to be provided.
Once the resistance is set correctly, there is generally none
Need,
to change it during the braking process. The more
the speed of the ship decreases, the more the shaft speed automatically decreases.
It may be desirable to take precautions against the terminals of the synchronous motor
can also be short-circuited directly, as in the drawing by the switch
k indicated.
Die Leistung, mit der bei dem geschilderten Bremsverfahren die Fahrt
des Schiffes durch das Wasser abgebremst wird, nimmt mit sinkender Schiffsgeschwindigkeit
schnell ab. Da die Leistung der kinetischen Energie des bewegten Schiffes entnommen
wird, die man dem Schiff entziehen will, so hat das die Folge, daß die Schiffsgeschwindigkeit
sich während des Bremsens zunächst schnell, dann immer langsamer und langsamer vermindert.
Da es aber darauf ankommt, das Schiff mit einem möglichst kurzen Auslaufweg zum
Stehen zu bringen, würde es unzweckmäßig sein, zu lange die Widerstandsbremsschaltung
beizubehalten. Daher wird man zweckmäßig die Umsteuerung des Propellermotors bereits
dann vornehmen, wenn die Schiffsgeschwindigkeit etwa die Hälfte bis ein Drittel
ihres Ausgangswertes erreicht hat, was mittels der Drehzahl des Propellermotors
m oder mit seinem Strom meßtechnisch erfaßt werden kann.The power with which the journey in the braking process described
of the ship is slowed down by the water, increases as the ship's speed decreases
off quickly. Because the power is taken from the kinetic energy of the moving ship
which one wants to withdraw from the ship, this has the consequence that the ship's speed
decreases rapidly during braking, then more and more slowly and slowly.
But since it comes down to the ship with the shortest possible exit path to the
To bring it to a standstill, it would be inexpedient to use the drag brake circuit for too long
to maintain. Therefore, it is already expedient to reverse the propeller motor
then make when the ship's speed is about half to a third
has reached its initial value, which is achieved by means of the speed of the propeller motor
m or can be measured with its current.